基于计算机CAD的隧道施工既有管道施工系统技术方案

本发明专利技术涉及基于计算机CAD的隧道施工既有管道施工系统，其包括总工部（1），组织隧道施工，设计隧道既有管道变更方案，进行方案合理性评审，协调各部门之间的工作，各部进行协同作业；统筹各部门协作内容，进行在线协作工作；确定与调整各客户端与用户的权限；云端（6），在本地客户端进行办公，经审核确认图纸文档无误后，将本地客户端文档并入到云端（6）；服务器（7），存储有各部门导入云端（6）的图纸文档；根据各用户的权限，对该用户开放对应访问数据；本发明专利技术设计合理、结构紧凑且使用方便。

【技术实现步骤摘要】
基于计算机CAD的隧道施工既有管道施工系统
本专利技术涉及基于计算机CAD的隧道施工既有管道施工系统，本专利技术适合于集中供热管道，本专利技术解决了供热等高压高温高危流体管道爆炸产生波及区域大的危险，缩小了爆炸波及区域。本专利技术通过设计机械化自控装置，当某次突然发生爆炸后，会引起安全薄膜处产生距离的压力变化，从而将安全薄膜破坏，从而使得锥阀打开，实现对进入流体的控制，通过单向阀防止液体回流，从而避免了管道连串爆炸，减少了爆炸波及区域。本专利技术特适合于CAD图纸、CAPP工艺、NC数控编程技术，可以应用于企业施工。本专利技术可以是数控技术、工艺、设计的合理设计与分布，从而满足现代化设计、施工、制作的自动化。
技术介绍
供热主要是针对北方城市保暖措施。目前我国主要采取的措施是集供热就是在一个较大的区域内，利用集中热源，向该区域的工厂及民用建筑供应生产、生活和采暖用热。集中供热高温水：水温超过100℃的热水。中国西部某城市供热管道发生了蒸汽管道中等径三通爆炸事故。致使急剧喷出的高压蒸汽将钢筋混凝土现浇冲起，同时，爆炸冲击波又将南边约40m与其相通的检查井的预制水泥盖板冲起（检查井之间有一直径约2.2m的混凝土管沟相连通），炸起的水泥块散落在方圆45m范围内，部分道路损坏，公交电车滑触线断裂，3人轻伤，4辆汽车受损，西郊部分供热停止。直接经济损失达10余万元，同时造成较大的社会影响。2013年，中国中部某市一处热力管道发生爆裂，水柱及蒸汽烟雾喷出几十米高，多辆汽车被坠落碎石砸中，所幸无人受伤。约一小时后，爆裂点被控制，周围约20万平方米用户供热受到影响。目前，随着我国城市建设的快速发展，城建铁路、地铁、轻轨等被广泛铺设，而地铁等地下工程一般附件有繁华的闹市区或居民区，建筑群的存在需要有大量配套的供暖管道、天然气管道、水管道、甚至油管道等，由于上述管道一般需要加压输送，从而保证气液可以源源不断的前行，但是当地下工程通过既有管道的时候，需要将既有管道进行变向改道，费时费力，手续繁琐。由于地铁等地下工程存在振动与地面下陷等安全隐患，从而会导致管道的局部下沉变形，而且由于地表汽车行驶，通过固体传播振动会产生增幅与不简单对管道振动冲击，从而造成管道接口处法兰盘容易产生泄露，乃至爆炸，存在不安全隐患。NCmachinetool数控机床用数字信息对机床运动及其加工过程的进行控制的一种技术，为硬线数控装置，她的输入处理、都由专用的固定组合逻辑电路来实现，不同功能的机床，其组合逻辑电路也不成本高；CNC（ComputerNumericalControl），是以计算机为核心的数控系统，为软线数控装置。CAD全称ComputerAidedDesign，计算机辅助设计，运用计算机软件制作并模拟实物设计，展现新开发商品的外型，结构，色彩，质感等特色。随着技术的不断发展计算机辅助设计应该不仅仅适用于工业，还被广泛运用于平面印刷出版等诸多领域。它同时涉及到软件和专用的硬件。CAM全称Computer-aidedmanufacturing，计算机辅助制造，是工程师大量使用产品生命周期管理计算机软件的产品元件制造过程。计算机辅助设计中生成的元件三维模型用于生成驱动数字控制机床的计算机数控代码。这包括工程师选择工具的类型、加工过程以及加工路径。CAPP全称ComputerAidedProcessPlanning，计算机辅助工艺过程设计，是一种将企业产品设计数据转换为产品制造数据的技术，通过这种计算机技术辅助工艺设计人员完成从毛坯到成品的设计。CAPP系统的应用将为企业数据信息的集成打下坚实的基础。BIM（BuildingInformationModeling）技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合。地理信息系统（GIS，GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。在隧道施工中，目前一般采用简单的现场放样，单独设计、制作、组装施工，没有实现有机的结合，从而效率低下，协同作业能力差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题总的来说是提供一种既有管道变道的CAD设计施工系统。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于计算机CAD的隧道施工既有管道施工系统，用于在地下隧道施工时，对既有管道的变更连接；系统包括总工部，组织隧道施工，设计隧道既有管道变更方案，进行方案合理性评审，协调各部门之间的工作，各部进行协同作业；统筹各部门协作内容，进行在线协作工作；确定与调整各客户端与用户的权限；作为下部部门；扫描组，基于GPS定位系统进行地理位置以及世界坐标的确定、基于全站仪对管道及地下隧道进行测绘与放样、基于三维GIS软件进行空间地理分布数据进行处理、和/或对地表下沉情况监测；技术组，根据扫描组的反馈与总工部的地下隧道及管道设计要求，进行图纸校核计算，通过CAD制图软件设计图纸生成三维图与二维图；三维图转为与BIM系统对接的格式；生成二维图与三维图进行生产；工艺组，根据技术组的设计图纸，基于CAPP软件进行工艺过程设计，生成零部件的加工、组装设计图，进行虚拟仿真，进行工艺合理性验证；生产部，根据技术组的设计图纸与工艺组的工艺文档，基于CAM软件进行制作与组装编程；进行零部件加工；预制组装；现场校验与组装、监控；云端，在本地客户端进行办公，经审核确认图纸文档无误后，将本地客户端文档并入到云端；服务器，存储有各部门导入云端的图纸文档；根据各用户的权限，对该用户开放对应访问数据；效果组，基于三维软件，将设计文档与在建工艺文档插入扫描文档；对BIM系统文档插入或投影到三维GIS文档中；制作效果动画；对图纸轻量化处理，以便减轻工作机的硬件及三维软件的工作量，提高运行流畅性。一种隧道施工既有管道施工系统，包括用于进行隧道施工的工程机械、以及现场组装设备；现场组装设备包括用于测绘现场空间的全站仪、与三维GIS兼容的三维扫描仪、用于进行世界坐标系建立的GPS系统、和/或用于管道成像且与绘图软件兼容的二维扫描仪；在施工隧道的施工隧道壁处的既有管道廊道处设置有用于加固的网板、瓦片、支护或锚杆；在既有管道廊道内安装有已拆去影响施工的对接管道的待连接管道；在待连接管道之间安装有替代影响施工的对接管道的变向管道；变向管道包括与待连接管道对接的新变向直管道以及设置在新变向直管道之间且不影响隧道施工的新变向弯管；在待连接管道脖颈处外壁上设置有辅助支撑装置；在既有管道廊道内，辅助支撑装置包括辅助底座、位于辅助底座下方且结构相同且斜面相接触的辅助上直角三角形组件与辅助下直角三角形组件、设置在辅助下直角三角形组件下方的减振垫、以及设置在减振垫下方且与土层接触的工艺垫板；工艺垫板通过灌浆、地脚螺栓、或铆钉固定在土层之上，辅助上直角三角形组件与辅助下直角三角形组件通过螺杆连接，从而调整辅助上直角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计算机CAD的隧道施工既有管道施工系统，其特征在于：用于在地下隧道施工时，对既有管道的变更连接；系统包括总工部（1），组织隧道施工，设计隧道既有管道变更方案，进行方案合理性评审，协调各部门之间的工作，各部进行协同作业；统筹各部门协作内容，进行在线协作工作；确定与调整各客户端与用户的权限；作为下部部门；/n扫描组（5），基于GPS定位系统进行地理位置以及世界坐标的确定、基于全站仪（15）对管道及地下隧道进行测绘与放样、基于三维GIS软件进行空间地理分布数据进行处理、和/或对地表下沉情况监测；/n技术组（2），根据扫描组（5）的反馈与总工部（1）的地下隧道及管道设计要求，进行图纸校核计算，通过CAD制图软件设计图纸生成三维图与二维图；三维图转为与BIM系统对接的格式；生成二维图与三维图进行生产；/n工艺组（3），根据技术组（2）的设计图纸，基于CAPP软件进行工艺过程设计，生成零部件的加工、组装设计图，进行虚拟仿真，进行工艺合理性验证；/n生产部（4），根据技术组（2）的设计图纸与工艺组（3）的工艺文档，基于CAM软件进行制作与组装编程；进行零部件加工；预制组装；现场校验与组装、监控；/n云端（6），在本地客户端进行办公，经审核确认图纸文档无误后，将本地客户端文档并入到云端（6）；/n服务器（7），存储有各部门导入云端（6）的图纸文档；根据各用户的权限，对该用户开放对应访问数据；/n效果组（8），基于三维软件，将设计文档与在建工艺文档插入扫描文档；对BIM系统文档插入或投影到三维GIS文档中；制作效果动画；对图纸轻量化处理，以便减轻工作机（9）的硬件及三维软件的工作量，提高运行流畅性。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机CAD的隧道施工既有管道施工系统，其特征在于：用于在地下隧道施工时，对既有管道的变更连接；系统包括总工部（1），组织隧道施工，设计隧道既有管道变更方案，进行方案合理性评审，协调各部门之间的工作，各部进行协同作业；统筹各部门协作内容，进行在线协作工作；确定与调整各客户端与用户的权限；作为下部部门；
扫描组（5），基于GPS定位系统进行地理位置以及世界坐标的确定、基于全站仪（15）对管道及地下隧道进行测绘与放样、基于三维GIS软件进行空间地理分布数据进行处理、和/或对地表下沉情况监测；
技术组（2），根据扫描组（5）的反馈与总工部（1）的地下隧道及管道设计要求，进行图纸校核计算，通过CAD制图软件设计图纸生成三维图与二维图；三维图转为与BIM系统对接的格式；生成二维图与三维图进行生产；
工艺组（3），根据技术组（2）的设计图纸，基于CAPP软件进行工艺过程设计，生成零部件的加工、组装设计图，进行虚拟仿真，进行工艺合理性验证；
生产部（4），根据技术组（2）的设计图纸与工艺组（3）的工艺文档，基于CAM软件进行制作与组装编程；进行零部件加工；预制组装；现场校验与组装、监控；
云端（6），在本地客户端进行办公，经审核确认图纸文档无误后，将本地客户端文档并入到云端（6）；
服务器（7），存储有各部门导入云端（6）的图纸文档；根据各用户的权限，对该用户开放对应访问数据；
效果组（8），基于三维软件，将设计文档与在建工艺文档插入扫描文档；对BIM系统文档插入或投影到三维GIS文档中；制作效果动画；对图纸轻量化处理，以便减轻工作机（9）的硬件及三维软件的工作量，提高运行流畅性。


2.根据权利要求1所述的基于计算机CAD的隧道施工既有管道施工系统，其特征在于:工作机（9），作为总工部（1）、扫描组（5）、技术组（2）、以及工艺组（3）进行在线办公的硬件设备，通过网络连接；
扫描组（5）的工作机（9），进行在线放样计算；记录隧道施工的地理坐标，通过扫描仪或全站仪（15）获取既有管道的位置及尺寸形状点，并以探测点（12）的点阵方式呈现在软件界面（10）上，根据既有管道及隧道空间预制函数式（11），根据最优化算法，预算出一次的计算点（13）；根据chanwennt准则，对一次的计算点（13）进行筛选，分离并剔除离群值；根据最优化算法，计算二次的计算点（13），直得得到所有计算点（13）符合设立图纸要求的计算标准偏差，该偏差定位设计公差带，将最后得到的计算点（13）定为优化校核点与预计误差（14）；
预制函数式（11）包括空间直线、空间曲线函数。


3.一种隧道施工既有管道施工系统，其特征在于:包括用于进行隧道施工的工程机械、以及现场组装设备；
现场组装设备包括用于测绘现场空间的全站仪（15）、与三维GIS兼容的三维扫描仪、用于进行世界坐标系建立的GPS系统、和/或用于管道成像且与绘图软件兼容的二维扫描仪；
在施工隧道的施工隧道壁（16）处的既有管道廊道（17）处设置有用于加固的网板、瓦片、支护或锚杆；在既有管道廊道（17）内安装有已拆去影响施工的对接管道的待连接管道（18）；在待连接管道（18）管道之间安装有替代影响施工的对接管道的变向管道；
变向管道包括与待连接管道（18）对接的新变向直管道（19）以及设置在新变向直管道（19）之间且不影响隧道施工的新变向弯管（58）；
在待连接管道（18）脖颈处外壁上设置有辅助支撑装置（20）；
在既有管道廊道（17）内，辅助支撑装置（20）包括辅助底座（21）、位于辅助底座（21）下方且结构相同且斜面相接触的辅助上直角三角形组件（22）与辅助下直角三角形组件（23）、设置在辅助下直角三角形组件（23）下方的减振垫（24）、以及设置在减振垫（24）下方且与土层接触的工艺垫板；
工艺垫板通过灌浆、地脚螺栓、或铆钉固定在土层之上，辅助上直角三角形组件（22）与辅助下直角三角形组件（23）通过螺杆连接，从而调整辅助上直角三角形组件（22）在辅助下直角三角形组件（23）上的高度；
在辅助底座（21）上放置有对卡合装置（25），对卡合装置（25）包括设置在辅助底座（21）上的下半圆扣罩（29）、对称且结构相同设置在下半圆扣罩（29）上方的上半圆扣罩（26）、设置在上半圆扣罩（26）两端的后端法兰盘（27）与前端法兰盘（28）、对半设置在后端法兰盘（27）与前端法兰盘（28）之间且抱合在待连接管道（18）外侧壁上的加长缓冲弧罩（32）、在新变向直管道（19）脖颈处对合安装且与下半圆扣罩（29）结构相同的下半圆活动扣罩（34）与上半圆扣罩（26）结构相同的上半圆活动扣罩（35）、在加长缓冲弧罩（32）设置且与对应新变向直管道（19）脖颈外侧壁或待连接管道（18）脖颈外侧壁压力接触的摩擦辊纹（36）、
在上半圆扣罩（26）与上半圆活动扣罩（35）的后端法兰盘（27）与前端法兰盘（28）之间连接上连接螺杆（30）并通过双调节背母（31）紧固；
在下半圆扣罩（29）与下半圆活动扣罩（34）的后端法兰盘（27）与前端法兰盘（28）之间连接下连接螺杆（33）并通过双调节背母（31）紧固；下连接螺杆（33）穿过辅助底座（21）。


4.根据权利要求3所述的隧道施工既有管道施工系统，其特征在于:生产部（4）进行现场组装；
新变向直管道（19）与待连接管道（18）通过各自对应的连接法兰（37）端面密封连接；在连接法兰（37）上设置有法...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐海燕，单文啸，单既国，
申请(专利权)人：单文啸，
类型：发明
国别省市：山东;37